【摘 要】
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核因子Y(NF-Y)转录因子通过调控下游基因转录,在介导植株抵御干旱和盐分等非生物逆境中发挥着重要作用。作者以前期鉴定的归属于NF-YB家族的转录因子基因TaNFYB-B3和TaNF-YB4为基础,对该基因的分子特征、应答干旱胁迫表达模式及遗传转化对植株抵御干旱等逆境能力的影响进行了研究。结果如下:1.通过生物信息学方法对NF-YB家族转录因子基因TaNFYB-B3和TaNF-YB4的分子特征分析
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核因子Y(NF-Y)转录因子通过调控下游基因转录,在介导植株抵御干旱和盐分等非生物逆境中发挥着重要作用。作者以前期鉴定的归属于NF-YB家族的转录因子基因TaNFYB-B3和TaNF-YB4为基础,对该基因的分子特征、应答干旱胁迫表达模式及遗传转化对植株抵御干旱等逆境能力的影响进行了研究。结果如下:1.通过生物信息学方法对NF-YB家族转录因子基因TaNFYB-B3和TaNF-YB4的分子特征分析表明,TaNFYB-B3(登录号KM078739.1)cDNA序列全长为624 bp,其开放阅读框为624 bp,编码207个氨基酸残基多肽链,蛋白质化学式为C943H1468N2780311S12。其中含有酸性氨基酸(Asp+Glu)为25个,碱性氨基酸(Arg+Lys)为21个。TaNFYB-B3蛋白分子量为22.06kD,等电点(pI)为5.75。蛋白含有1个NF-YB型转录因子家族成员具有的保守H4超家族结构域(aa73-aa267)。系统分析进化结果表明,TaNFYB-B3与普通小麦、一粒小麦、大麦和毛竹等植物种属的NF-Y家族同源基因在核苷酸序列组成上具有较高一致性。2.TaNF-YB4(登录号AK457878.1)cDNA序列全长为1018 bp,其开放阅读框为411 bp,编码136个氨基酸残基多肽链。蛋白质化学式为C647H1044N178O210S8,含有酸性氨基酸(Asp+Glu)21个,碱性氨基酸(Arg+Lys)20个。该蛋白分子量为14.93 kD,等电点(pI)为5.65。蛋白含有1个NF-YB型转录因子家族成员具有的保守H4超家族结构域(aa19-aa83)。TaNF-YB4与源于油棕、菠萝、大麦、普通小麦、一粒小麦、水稻和粟等植物的NF-YB型转录因子家族基因高度同源。3.表达分析表明,与正常生长条件下转录水平相比,TaNF-YB4基因在根叶中均表现干旱和低磷处理27h内,随着处理进程基因表达水平呈上调趋势。TaNFYB-B3在根叶中均表现在干旱和盐分处理27 h内基因表达水平不断增高。表明该基因转录本在根叶中呈典型的非逆境诱导表达模式,随着干旱胁迫进程表达增高趋势。4.对基因TaNF-YB4功能验证表明,与野生型对照相比,正、反义表达TaNF-YB4株系在干旱和低磷处理下植株长势发生明显改变,表现为正义系(Sen 1)植株长势增强,干质量和叶面积增加;而反义系(Anti 2)植株长势变差,干质量和叶面积降低。对正、反义株系气孔关闭特征观测发现,Sen 1和Anti 2干旱下气孔关闭分别较对照加快和减慢。此外,干旱处理下,与对照相比,正义系光合能力、可溶蛋白和可溶性糖含量和细胞活性氧稳态相关参数均明显改善。结果表明,TaNF-YB4基因调控干旱胁迫下植株抗旱相关生理过程和生化代谢途径,改善植株糖氮积累、光合碳同化和细胞活性氧稳态,在调控植株抵御干旱逆境过程中发挥着重要生物学功能。5.对TaNF-YB4转化烟草株系在干旱处理下的保护酶基因进行半定量表达分析结果表明,与野生型相比,正义系NtCAT、NtCAT1;2、POD1;3、POD4、MnSOD2、SOD2、PYL2、SRK2A-2、SAPK1表达量明显升高,而反义系表达量降低。表明TaNF-YB4是通过调控细胞保护酶编码基因转录来增强植株抵御渗透胁迫的能力。6.本研究通过构建TaNFYB-B3-GFP融合表达载体,确定TaNFYB-B3亚细胞定位,荧光显微镜下观察烟草表皮细胞,结果显示定位于烟草表皮细胞核中。综上,本研究对TaNFYB-B3和TaNF-YB4的基因进行了分子特征分析,并对上述基因功能进行了鉴定。研究结果为利用TaNFYB-B3和TaNF-YB4增强植株中抗逆能力提供了理论依据。
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